한빛사 인터뷰
- 등록2021-08-23
- 조회5,454
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
본 연구는 RNA 간섭 시스템과 peptide 기반 유전자 전달체를 개발하여, 급성 염증성 패혈증(Sepsis)을 치료하기 위해 시작된 연구입니다. 패혈증은 그람음성균이 침투함으로써 전신에 과도한 염증반응을 일으켜 장기손상을 유도하지만, 아직까지 개발된 치료제가 없습니다. 체내 침투한 균 종류를 확인해 적절한 항생제를 빠르게 투여하는 것이 가장 효과적이나, 적합한 항생제를 찾는데 시간이 소요되며, 패혈증 발병 후 6시간이 지나면 생존율이 30%로 감소하는 문제가 있습니다. 또한, 항생제 투여만으로 근본적인 Over-inflammation 기전을 조절하는 데 한계가 있습니다.
따라서 이러한 한계를 극복하고자, 즉각적으로 과도한 염증반응을 줄이면서도 항생제와 병용투여 가능한 치료제를 연구했습니다. 본 연구는 염증의 초기 메커니즘 중, TNF-α converting enzyme(TACE)이 Tumor Necrosis Factor-α(TNF-α)를 Soluble form으로 변환시켜 염증 반응이 악화됨에 초점을 두었습니다.
활성화된 TNF-α에 의해 IL-6 IL-1β, MCP1과 같은 Proinflammatory cytokine 및 chemokine의 분비가 유도되고, 대식세포의 Recruitment로 인해 염증 반응의 연쇄적으로 일어납니다. 이를 근본적으로 차단하기 위해 TACE의 mRNA 번역을 siRNA system으로 blocking하여, 이후 TNF-α cytokine에 의한 염증 반응을 감소시키는 것이 본 연구의 목표입니다.
이때, 염증 cytokine을 주로 방출하는 대식세포에 siRNA를 특이적으로 전달하고자, 대식세포 표면의 NRP-1 receptor에 결합하는 TKPR 아미노산 서열을 이용하고, 9개의 Arginine으로 siRNA와 정전기적 인력으로 결합해, 타겟 세포질까지 siRNA를 전달하는 펩타이드 전달체를 개발했습니다. Cecal ligation and puncture(CLP)-induced septic mice의 peritoneal fluid 중 대식세포를 분리하여, Peptide에 의한 siRNA 전달 효율을 검증했습니다. 패혈증 치료용 siRNA/peptide 복합체와 항생제를 병용 투여한 결과, Serum 및 조직 내 Pro-inflammatory cytokine level과 장기 손상이 감소하고, 생존율이 증가함을 확인했습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구는 한양대학교 김용희 교수님 연구실과 양철수 교수님의 공동연구로 진행되었습니다. 제가 소속된 한양대학교 생명공학과 연구실(BRL)은 김용희 교수님 연구실 지도 아래 Gene therapy와 Drug delivery system(DDS)에 대한 다년간 연구를 통해 Nature materials와 같은 권위 높은 학술지에 연구 결과를 게재하고 있습니다. Gene therapy 분야로는 제가 연구한 siRNA 뿐만 아니라 shRNA, CRISPR Cas9, mRNA등을 통해 패혈증, 류마티스 관절염, 비만 유래 제2당뇨병 등을 연구하고 있습니다. DDS 분야로는 유전자를 전달하기 위한 세포 특이적 타겟팅을 중심으로 peptide, Lipid nanoparticle(LNP), protein 등이 연구되고 있습니다. 이를 통해 저희 연구실은 현재 치료법으로 한계가 있는 질병들을 유전자/DDS로 극복하고자 심도 있는 연구를 진행하고 있습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
유전자 치료제를 연구하게 되며, 치료제가 사람들에게 도움이 될 수 있을 지를 많이 생각해왔습니다. 실제로 학계 연구들이 산업에 적용되기에는 한계가 있다고 생각했으나, 2018년 siRNA를 이용한 Onpattro치료제가 FDA승인 받는 것을 통해, 유전자 분야를 연구하는 것이 사회에 도움이 될 수 있다는 것을 깨닫고 자부심을 가졌습니다. 이번 첫 논문을 투고하기 위해, 치료제 고안부터 in vitro, in vivo 실험을 직접 계획하고 해나가는 것이 생각보다 많은 노력과 시간이 필요했지만, 지도 교수님과 함께 연구해준 동기들 덕에 좋은 논문으로 투고하고, 연구로 사회에 기여할 수 있다는 보람을 느꼈습니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
진부하지만, 논문을 많이 읽고 주변 분들께 조언을 적극적으로 구하는 것이 많은 도움이 되는 것 같습니다. 연구를 하다 보면, 저의 부족한 부분도 보이고 문제를 어떻게 해결할지 막막할 때도 있습니다. 그럴 때마다, 다른 논문들의 실험 방법이나 결과를 참고하고, 지도 교수님과 선배님들, 동기들께 조언을 구하면서 문제를 해결했습니다. 현 직장에서도 연구적으로 어려운 부분이 있을 때마다 직장 선배님들의 조언과 논문을 많이 읽는 것이 큰 도움이 됩니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
본 연구를 통해 유전자 치료제에 대해 알게 되고, 유전자를 통해 실제로 환자에게 도움 되는 연구를 하고 싶어 현 직장에 오게 되었습니다. 현재 SK바이오사이언스에서 유전자 백신을 연구하고 있으며, 앞으로 유전자 분야 치료제 및 백신 분야에 많은 연구 경험을 쌓는 것이 목표입니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
연구의 처음부터 끝까지 열정적으로 지도해주신 김용희 교수님께 가장 큰 감사를 드리고 싶습니다. 학부 과정부터 석사 과정까지 귀중한 가르침을 주셔서 성장할 수 있었습니다. 또한, 교신 저자이신 양철수 교수님의 깊이 있는 연구 지도와 오랜 동물실험을 도와준 손우익 학생 덕분에 논문을 잘 마무리할 수 있었습니다. 더불어, 본 연구에서 실험 설계와 결과 토의에 대한 많은 도움을 준 연구실 동기 주형 학생에게도 감사합니다. Open-Lab 연구실에서 연구를 진행하며, BRL 식구들 뿐만 아니라 AGB, LIT 연구실에서 많은 도움을 받아 이민형 교수님과 이상경 교수님께 감사드리고 싶습니다. 같은 분야를 연구하는 ITBT 9층 연구원들의 도움과 추억이 앞으로도 계속되었으면 좋겠습니다.
마지막으로, 생명공학 분야의 뉴스 기사나 학술활동, 연구 조언을 위해 BRIC 사이트를 자주 이용했는데, 이런 좋은 기회를 주신 BRIC 관계자 분들께도 감사드립니다.
#siRNA
#peptide
#Gene delivery
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